11 februari 2012

De razendsnelle rotatie van Jupiter in beeld gebracht

De snelle rotatie van Jupiter

Afgelopen vrijdag hield André v.d. Hoeven z’n presentatie over astrofotografie bij sterrenkundevereniging Chr. Huygens. Voor hem absoluut geen reden om het na afloop rustig aan te doen, want thuisgekomen ging hij direct aan de slag om zowel de reuzenplaneet Jupiter als de rode planeet Mars te fotograferen. In het geval van Jupiter leverde dat een mooie serie foto’s op, waarin je kunt zien hoe razendsnel die planeet wel niet roteert. In het volume van Jupiter passen maar liefst 1321 aardbolletjes en dat geeft wel aan dat de rotatieperiode van Jupiter van 9,84 uren – zeg maar 9 uur en 50 minuten, de aarde doet er bijna 2,5 keer zo lang over – gigantisch is. André filmde om de 15 minuten Jupiter met z’n Celestron C11 en DMK21 webcam en die film stackte hij vervolgens met Registax. Op een gegeven moment kwam ook de Rode Vlek in beeld, een mooi ijkpunt om te zien hoe het staat met de rotatie. André, mooi gemaakt hoor.

Roteerde het vroege heelal? Roteert ‘t nou nog steeds?

Kan je uit de rotatierichting van sterrenstelsels afleiden dat het heelal als geheel roteert?

De discussie is niet nieuw, want al in 2007 werd er over gedebatteerd: over de vraag of het heelal als geheel roteert. De voeding voor deze interessante discussie werd – en wordt nog steeds – gegeven door de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), de gigantische database van waarnemingen, verricht aan miljoenen sterrenstelsels. Michael Longo en kornuiten van de Universiteit van Michigan ontdekten dat sterrenstelsels een lichte voorkeur hebben een bepaalde kant uit te roteren. Sterrenstelsels in de richting van de noordelijke rotatieas van de Melkweg zouden het liefst tegen de klok in roteren – linkshandig zoals ze ‘t noemen. Longo’s team vond een exces van zeven procent in de voorkeursrichting en die strekte zich uit tot stelsels op een afstand van 600 miljoen lichtjaar van de aarde. In een symmetrisch – niet roterend – heelal zouden beide richtingen even vaak moeten voorkomen. De 2,5 meter telescoop van het Apache Point Observatorium in Sunspot, New Mexico in de Verenigde Staten, waarmee de SDSS opgesteld is, kijkt vooral naar het noordelijk halfrond. Vandaar dat Longo’s team nu eerst wil kijken naar sterrenstelsels aan de zuidelijke sterrenhemel om te controleren of die stelsels ook een voorkeursrichting hebben, een rechtshandige richting het liefst. Mocht die voorkeur inderdaad aanwezig zijn, dan is natuurlijk de vraag óf je uit die voorkeursrichting de conclusie kan trekken dat het heelal als geheel roteert en of die voorkeur niet een lokaal gravitationeel effect is of zelfs ‘statistisch gezichtsbedrog’. Michael Longo denkt dat die conclusie inderdaad te trekken is en dat zeker het vroege heelal kort na de oerknal moet hebben geroteerd. Wellicht dat de rotatierichting van sterrenstelsels iets te maken heeft met de richting van hun rotatieas, want ook die schijnt een bepaalde voorkeur te hebben en een zekere connectie met het gehele heelal. We zullen er vast en zeker nog meer van horen. :bron: Bron: Universiteit van Michigan.

Vroege heelal werd bevolkt met snel roterende spinsterren

Voorstelling van een spinster

Onderzoek aan een twaalf miljard jaar oude stercluster in het centrum van de Melkweg heeft aan het licht gebracht dat de allereerste generatie van sterren in het heelal zeer snel moeten hebben geroteerd. Het gaat om zeer zware sterren – minstens tien keer zwaarder dan de zon – die voor het eerst zo’n 300 miljoen jaar na de oerknal moeten zijn verschenen en die vanwege hun rotatie spinsterren worden genoemd. Van deze sterren zelf is niets te zien, ook al zou je met supertelescopen ver weg in het heelal – en dus terug in de tijd – kijken. Maar sterrenkundigen hoeven de sterren zelf niet te zien om er toch iets over te weten te komen, omdat ze invloed hebben gehad op sterren die we wèl kunnen zien. Die stercluster in de centrale verdikking (Engels: ‘bulge’) van het Melkwegstelsel – genaamd NGC 6522 – is qua chemische samenstelling beïnvloed door die spinsterren. Met ESO’s Very Large Telescope (VLT) in Chili blijkt dat acht sterren in de onderzochte cluster ook elementen bevatten die je normaal gesproken alleen in lichte sterren tegenkomt. Maar toen de sterren van de cluster twaalf miljard jaar geleden ontstonden waren die lichte sterren er helemaal niet. De oplossing is dat de massieve sterren van de eerste generatie, waarmee het vroege heelal toen was bevolkt, óók zeer snel roteerden. Want als ze dat doen zijn ze in staat de elementen te fabriceren die je alleen in lichte sterren verwacht. En zodoende waren ze in staat om de de waterstofwolken waaruit de sterren in NGC 6522 zouden ontstaan met een bepaalde mix van elementen te ‘vervuilen’, die de sterrenkundigen als kosmische inspecteurs hebben ontrafelt. :bron: Bron: Universe Today.

Oeps, het Von Zeipel theorema is in de problemen

De waargenomen vorm en lichtgradiënt van Regulus

In 1924 kwam de Zweedse sterrenkundige Edward Hugo von Zeipel met de theorie dat sterren die zeer snel roteren aan hun rotatiepolen heter zullen zijn dan aan het evenaarsvlak en dat ze bij de evenaar dus donkerder zullen zijn. Oftewel in formulevorm – niet schrikken:

T_{eff}(\theta)\sim g_{eff}^{1/4}(\theta)

waarin de effectieve temperatuur op een bepaalde breedtegraad θ van de ster afhangt van de effectieve zwaartekracht g. Op de een of andere manier hebben sterrenkundigen het theorema van Von Zeipel, zoals het zo mooi heet, bijna honderd jaar aangehangen. Maar nu hebben sterrenkundigen met interferometrie de temperatuursgradiënt van de ster Regulus – hoofdster van het sterrenbeeld Leeuw – gemeten en blijkt dat het theorema sterk afwijkende waarden geeft van de werkelijke temperaturen op het oppervlak van de ster. Op sommige breedtegraden blijkt de echte temperatuur 2.700 °C af te wijken van de voorspelde waarde. Regulus draait zeer snel rond: in 15,9 uren draait ‘ie één keer om z’n as, hetgeen er voor zorgt dat ‘ie bij de polen erg is afgeplat. Zou de blauw-witte ster 16% sneller roteren dan zou ‘ie vermoedelijk door de centrifugale krachten uit elkaar spatten. Men denkt dat Von Zeipel er met z’n theorema naast zat omdat hij er van uit ging dat de circulatie van een ster hetzelfde zou zijn als de circulatie van winden op aarde. Maar da’s kennelijk niet het geval. :bron: Bron: Eurekalert.

Vertraging in rotatie komeet Tempel 2 gemeten

Komeet 10P/Tempel 2

Voor het eerst zijn sterrenkundigen erin geslaagd om de vertraging in de rotatie van een komeet te meten. Het gaat om de periodieke komeet 10P/Tempel 2, een grote vuile sneeuwbal, die tussen de baan van de aarde en van Jupiter draait, en die in juli 1873 ontdekt werd door de Duitser Ernst Wilhelm Liebrecht Tempel. Matthew Knight en z’n collegae van het Lowell Observatorium bestudeerden de aswenteling van de komeet en die bleek in 11 jaar tijd met 32 seconden vertraagd te zijn. In 1988 zagen ze de komeetkern in 8,932 uur om z’n as draaien, in 1999 was dat in 8,941 uur. De oorzaak van deze vertraging is het ‘raketeffect’ van de gassen die uit het verdampende oppervlak van de komeet spuiten en die onlangs nog – bij de komeet Hartley 2 – prachtig in beeld zijn gebracht door de sonde Deep Impact. Door het wegspuitende gas ontstaat een koppeleffect, welke de draaiing van de komeet verandert, net zoals de stuwraketjes van een sonde dat doen. Met name als de komeet het dichtste bij de zon staat en de verdamping het grootst is treed het effect op. Andere oorzaken van verandering in de aswenteling kunnen het afbreken van de komeetkern zijn, een botsing met een ander object en een nauwe passage langs Jupiter, maar daar is in het geval van Tempel 2 geen sprake van. De rotatieperiode kan overigens ook afnemen (lees: de rotatie kan versnellen) en dat kan er toe leiden dat de kern van een komeet in stukken breekt. :bron: Bron: NRC Handelsblad, 31 december 2010.

Onregelmatigheden in rotatie pulsars verklaard

Voorbeeld van een pulsar, de Velapulsar

Pulsars zijn zeer snel rondraaiende neutronensterren, die in twee nauwe bundels hoogenergetische straling de ruimte in zenden. In 1967 werd met de 76-meter Lovell radiotelescoop van het Jodrell Bank Observatorium in Engeland de eerste pulsar ontdekt. Sinds die tijd weet men dat pulsars zeer snel, maar ook stabiel roteren, variërend van enkele milliseconden tot seconden. Toch zijn er twee redenen waarom pulsars tot voor kort niet als betrouwbare kosmische klokken konden worden gebruikt. De eerste is dat de rotatiesnelheid langzaam afneemt, al is de afnamesnelheid goed te meten. Maar de tweede is lastiger: er komen in de rotatie af en toe onregelmatigheden voor, hikjes. Die onregelmatigheden waren nooit goed te verklaren, totdat onlangs een team van sterrenkundigen onder leiding van Andrew Lyne (Universiteit van Manchester) de oplossing vond. Met dezelfde Lovell telescoop als waarmee ze ontdekt werden nam men pulsars waar en uit die waarnemingen kon men afleiden dat de onregelmatigheden ontstaan doordat er niet één maar twee door elkaar lopende afnames van de rotatiesnelheid zijn. Soms volgt de pulsar de ene vertraging en soms volgt ‘ie abrupt de andere vertraging, hetgeen de hikjes oplevert. Lyne en z’n team wisten uit de vorm van de stralingspulsen de overgang van de ene naar de andere vertraging te voorspellen en zodoende de rotatiesnelheid te corrigeren. Op deze wijze kunnen pulsars dienen als zeer betrouwbare kosmische tijdsbakens. Eén van de mogelijkheden die zich met die bakens voordoet is dat ze gebruikt kunnen worden om zwaartekrachtsgolven te ontdekken, de rimpels in de ruimtetijd die Einstein in 1916 voorspelde en die veroorzaakt worden door extreme gebeurtenissen zoals botsende zwarte gaten. Een paar pulsars die vanaf Aarde scherp in de gaten gehouden worden zouden zo’n zwaartekrachtsgolf ‘verraden’ door een onregelmatigheid in hun periodiciteit. Aha, weer een onregelmatigheid, maar dan van een héél andere soort. :bron: Bron: Science & Technology Facilities Council.

Switch to our mobile site